锌锶共掺杂TiO_2多孔涂层的抗菌及生物相容性

为改善钛的抗菌性能和生物活性,采用微弧氧化(MAO)技术在纯钛表面制备了锌掺杂TiO_2涂层(M-Zn)、锶掺杂的TiO_2涂层(M-Sr)和锌锶共掺杂TiO_2涂层(M-Zn/Sr)。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对制备的涂层的组织结构和成分进行分析;采用平板计数法研究了涂层的抗菌性能;利用细胞荧光染色和甲基噻唑基四唑(MTT)的方法探究了细胞在材料表面的生长状况。结果表明:形成的TiO_2涂层都是典型的多孔结构,主要由金红石和锐钛矿相组成,锌、锶的掺杂对涂层形貌影响不大。M-Zn/Sr涂层中锌、锶的原子数分数分别为7.9%和1.7%。M-Zn及M-Zn/Sr涂层大肠杆菌展现了良好的抗菌性能,抗菌率接近100%。M-Zn、M-Sr和M-Zn/Sr均能促进成骨细胞增殖,M-Zn/Sr涂层具有抗菌和细胞增殖的双重功能。     

钽表面铜掺杂Ta2O5纳米棒的制备及抗菌性能研究

本实验采用两步水热法在钽基体表面制备出掺杂Cu_²⁺的Ta₂O₅纳米棒薄膜。采用XRD、SEM、XPS等方法分析了材料的物相和表面微观结构。用ICP检测了样品在生理盐水中离子析出浓度,最后通过平板计数法检验了不同含量铜掺杂Ta₂O₅薄膜的抗菌能力。结果表明,通过两步水热处理,在钽表面生成了简单斜方晶体结构的Ta₂O₅纳米棒阵列,Cu_²⁺的掺杂不会对纳米棒薄膜的微观形貌和物相造成显著影响。随时间的增加,掺铜薄膜的铜离子析出速率逐渐趋于平缓。平板计数法表明,Cu_²⁺ 的掺杂量达到2.68At%时,铜掺杂Ta₂O₅纳米棒薄膜的抗菌性能最好,抗菌率达99.2%。     

大气等离子喷涂TiO2涂层性能及厚涂层制备工艺

为改善TiO2溅射靶材主要依赖进口的局面,采用大气等离子喷涂技术在不锈钢SUS304平板基体及管状基体上制备了TiO2涂层。利用扫描电子显微镜对涂层形貌进行了观察,并对涂层与基体的结合强度、涂层孔隙率及抗热震性能分别进行了表征。结果表明：粉末熔化及铺展良好,截面可见典型层状结构。涂层与基体以机械结合为主,断裂基本发生在基体与粘结层界面处;涂层的孔隙率较低,同时具有良好的抗热震性能。厚涂层制备过程中,采用循环水冷却方法对不锈钢SUS304管状基体进行冷却,涂层沉积速度快且无开裂和脱落,涂层厚度可达8 mm。通过对冷却装置的改进及喷涂工艺的进一步优化,有望在大尺度管状基体上制备厚涂层以满足溅射蒸镀辊的需要。     

Lu2O3/TiO2/Nb2O5共稳定ZrO2热障涂层材料研究

采用Lu2O3/TiO2/Nb2O5作为ZrO2热障涂层材料的稳定剂,研究Lu2O3/TiO2/Nb2O5共稳定ZrO2(15%LTNSZ)热障涂层材料在900℃、40 mol%V2O5+60 mol%Na2SO4熔盐中的热腐蚀行为。结果表明:8%YSZ热障涂层材料热腐蚀2 h后,t相ZrO2全部相变为m相ZrO2,热腐蚀产物为尺寸较大的YVO4晶体;15%LTNSZ热障涂层材料热腐蚀20 h后,m相ZrO2的比例仅为5.5%,热腐蚀产物为尺寸较小的LuVO4晶体。与Y2O3稳定剂相比,Lu2O3/TiO2/Nb2O5稳定剂使ZrO2在40 mol%V2O5+60 mol%Na2SO4熔盐中的抗热腐蚀性能提高1个量级以上。     

钛表面压电BaTiO3涂层的形貌、晶相控制合成

加速和改善骨结合过程是口腔种植领域的研究热点,电刺激成骨是其中的研究方向之一,但外源性电刺激目前还存在很多缺陷。鉴于骨本身具有压电特性,如能在钛种植体表面制备压电材料涂层,从而产生内源性电刺激来促进成骨就具有重要研究意义。BaTiO₃作为一种环境友好的无铅压电材料,其四方相具备压电效应,生物相容性良好,负荷条件下可以促进成骨。本研究首先利用阳极氧化技术在钛种植体表面制备了形貌和结构优化的TiO₂纳米管涂层,进而利用水热反应将TiO₂纳米管涂层转化为BaTiO₃涂层,通过优化实验参数并设置极限浓度探索出具有压电效应的四方相BaTiO₃涂层的合成条件,并进行了表面形貌、晶相等表征和分析,结合有限元分析模拟计算验证涂层颗粒压电势。期望为种植体表面改性提供新的思路和方法。     

钛表面PAMAM-BVLD/TPS修饰层构建及TPS浓度对生物相容性的影响

目的 在钛表面构建BVLD/TPS修饰层,并研究TPS浓度对其表面生物相容性的影响,从而筛选出最优TPS浓度。方法 将树枝状分子(PAMAM)接到钛表面,借助其端部氨基基团,将抗凝分子BVLD、促内皮功能分子TPSLEQRTVYAK肽(TPS)引入,构建出PAMAM-BVLD/TPS修饰层,重点研究TPS浓度对构建层生物相容性的影响。采用扫描电镜(SEM)、免疫荧光染色、傅里叶变换红外吸收光谱仪(FT-IR)、水接触角测量等对修饰层形貌、结构、表面亲疏水性等进行表征;使用酸性橙、Micro-BCA对Ti表面修饰层的活性基团进行测试。采用血小板粘附与激活试验、活化部分凝血活酶时间(APTT)评价血液组分与修饰层之间的相互作用。采用半体内循环试验评价修饰层与全血的相互作用。结果 成功构建修饰层,修饰层表面血小板粘附数量和激活程度均明显降低,其中TPS浓度为3 mol/L时,激活程度较低。APTT时间显著延长,其中修饰层APTT为37 s左右,相比对照组延长10 s左右。细胞相容性评价结果表明,与Ti表面相比,修饰层表面ECs粘附数量和增殖活性均增加,其中TPS浓度为3、5 mol/L时,内...     

Nb2O5掺杂NiFe2O4陶瓷材料的显微结构和导电性能

以NiO、Fe2O3和Nb2O5为原料,采用固相烧结法合成陶瓷粉体,通过等静压-气氛烧结法制备Ni1-xNbxFe2O4(x=0,0.02,0.05,0.07,0.10,0.20)陶瓷试样,并对其进行导电性能测试。通过XRD、SEM、EDX、FTIR和XPS等分析手段对材料的物相组成、显微结构和微区成分进行表征,研究Nb2O5掺杂对陶瓷材料显微结构和导电性能的影响。结果表明:Nb2O5掺杂抑制NiFe2O4基体中NiO相的出现,过量时生成FeNbO4相;适量掺杂(x=0.05)有利于消除晶界孔隙,提高陶瓷的烧结密度;与未掺杂试样相比,掺杂Nb2O5的NiF2O4陶瓷材料的导电性均得到很大改善,其中掺杂量x=0.05的Ni0.95Nb0.05Fe2O4陶瓷试样在1 233 K的电导率较纯NiFe2O4的提高60%。     

钛植入体表面构建具有抗菌活性和生物相容性的PDA/RGDC/氧化锌量子点复合涂层

传统的抗生素治疗细菌感染往往会导致细菌对抗生素产生耐药性,导致耐药细菌的形成,从而对人类健康产生更大的危害。设计了一种新颖的表面系统,其可在不使用抗生素的情况下为钛植入体提供一种可靠的自抗菌平台。这一特性的实现依靠于钛植入体表面PDA（polydopamine）/RGDC（arginine-glycine-aspartic acid-cysteine）/氧化锌量子点（ZnO QDs）复合涂层的构建,通过粒子生长法得到的ZnO QDs经RGDC修饰后连接到覆盖于钛植入物表面的PDA。用不同的细菌和小鼠成骨细胞对此涂层进行了测试,结果表明,文中设计的复合涂层对大肠杆菌的抗菌率高达98.95%,同时具有优异的生物相容性。因此,该表面涂层在生物医用植入材料领域将有着广泛的应用前景。     

磷酸钙表面改性镁合金的生物腐蚀性能及细胞相容性(英文)

在镁合金表面制备磷酸钙涂层,利用X射线衍射仪确定涂层的相组成。用扫描电镜观察涂层的微观形貌。结果表明,涂层由板条状的CaHPO4·2H2O晶体组成。采用电化学测试和浸泡实验研究磷酸钙改性镁合金的生物腐蚀性能,并与未改性合金进行对比。通过观察L929细胞在材料表面的粘附生长状况来评价材料的生物相容性。电化学测试结果表明,磷酸钙改性镁合金比未改性合金显示出更好的耐腐蚀性能。浸泡实验表明,磷酸钙涂层可以减缓合金的腐蚀,且在浸泡过程中磷酸钙涂层发生了向羟基磷灰石(HA)的转变。与未改性合金相比,L929细胞在磷酸钙改性镁合金表面显示出良好的粘附、生长和分化特征,表明磷酸钙改性能明显提高基体合金的细胞相容性。     

Nb2O5含量对颗粒增强型钛基复合材料力学性能的影响

通过粉末冶金的方法制备了一种新型钛基复合材料,研究了其成分及烧结温度对力学性能的影响。结果表明,加入Nb2O5后,钛基复合材料的屈服强度得到显著提高,弹性模量有一定程度降低。     

Al_2O_3含量对等离子喷涂TiO_2-Al_2O_3陶瓷涂层组织性能的影响

采用大气等离子喷涂方法制备TiO2–Al2O3陶瓷涂层,利用SEM和XRD分析了涂层的显微组织和相结构,并研究了涂层的电阻率随温度变化的规律。研究结果表明:TiO2–Al2O3陶瓷涂层主要由金红石型TiO2、锐钛矿型TiO2、Magneli相、α–Al2O3及γ–Al2O3组成。涂层的显微硬度和电阻率随Al2O3含量的增加而增加,在通电升温条件下涂层的电阻率随温度升高而降低。     

等离子喷涂Al2O3/TiO2复合粉末的Sol-Gel法制备

传统热喷涂粉末由小颗粒粉体混合团聚制得,流动性差、致密度低,制得的涂层均匀性差、性能不稳定。以有机金属盐为原料,采用溶胶-凝胶法及喷雾干燥法制备出氧化钛质量分数为13%的氧化铝-氧化钛(AT-13)复合前驱体粉末。采用TG-DSC、XRD、FESEM、霍尔流量计研究了粉体反应机理、物相组成、微观结构及流动性能,同时利用维氏硬度计、FESEM-EDS对制得的涂层性能进行了分析比较。结果表明,凝胶经喷雾干燥工艺后可获得球形Ti(OH)4/Al OOH复合粉体,直径约为40μm;与传统团聚粉体相比,前驱体粉末流动性更为优异,为43 s/50 g;由该粉末制得的涂层表面光滑、元素分布均匀、力学性能稳定、耐磨损性能优良,平均显微硬度达873.8 HV0.3,磨损量较团聚粉末涂层减少三分之一。     

纳米颗粒增强TiO_2涂层的制备及其防污性能

为提高二氧化钛涂层的防污性能,采用KH-550硅烷改性锐钛矿型TiO_2颗粒,并充分分散于二氧化钛凝胶涂层中。通过降解亚甲基蓝溶液、细菌贴附试验、藻类贴附试验,分别评价了涂层的光催化性能、抗菌性能及抗藻类附着性能,并利用激光共聚焦显微镜及扫描电子显微镜对藻类在涂层表面的附着情况进行分析。结果表明,添加TiO_2纳米颗粒涂层的防污性能较未添加TiO_2纳米颗粒涂层有较大程度的提高。添加粒径为5~10 nm TiO_2颗粒的二氧化钛涂层对小球藻、三角褐指藻及小新月菱形藻的附着降低率分别达到了92.1%、71.5%和62.1%,相较于纯二氧化钛涂层对3种藻类的附着降低率分别提高了29.7%、68.4%和43.5%。TiO_2颗粒的加入可以有效地提高涂层的光催化性能,光催化使得涂层具有亲水、抗菌及自清洁的性能进而有利于提高涂层的防污性能。     

Al_2O_3/MoS_2复合涂层的制备及摩擦磨损性能

以大气等离子喷涂工艺制备的Al_2O_3陶瓷涂层为模板,利用陶瓷涂层中存在的孔隙和微裂纹,采用水热反应在其内部原位合成具有润滑特性的MoS_2,制备出Al_2O_3/MoS_2的复合涂层。结果表明,通过水热反应在陶瓷涂层原有的微观缺陷中成功合成了MoS_2,合成的MoS_2固体粉末呈类球形状,并且这球状的粉末是由纳米片层状的MoS_2搭建组成的。摩擦试验结果表明,与纯Al_2O_3涂层相比,复合涂层中由于MoS_2润滑膜的形成,其摩擦因数和磨损率都显著降低,且载荷越大,复合涂层的摩擦性能越好。     

Al2O3/NiCrCr3C2耐磨复合涂层制备及其摩擦学特性研究

采用电化学技术与等离子技术相结合的方法在7A55铝合金表面制备Al2O3/Ni_Cr_Cr3C2耐磨复合涂层。用金相显微镜、扫描电镜等对耐磨复合涂层的表面及截面形貌进行观察。结果表明:该涂层表面平整、光滑,厚度均匀;结合力等级达到0级;最后测试了该复合涂层的摩擦系数和磨损失重,摩擦系数平均值为0.0179,磨损率为6.7×10-4。     

TiO_2/氟化含氢硅油超疏水防腐涂层的制备及性能

针对无机TiO2纳米粒子表面能较大且易团聚的问题,利用低表面能物质硬脂酸使TiO2纳米粒子表面有机化,并以十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷和含氢硅油(PMHS)为原料制备氟化含氢硅油,将改性后的TiO2与氟化含氢硅油混合,用溶胶凝胶法在铝基底上形成改性TiO2/氟化含氢硅油复合涂层。涂层的表面形貌和疏水性采用X射线衍射仪、红外光谱、扫描电镜和接触角分析仪等进行表征,防腐性能采用极化曲线和交流阻抗等电化学法进行测定。结果表明:改性TiO2/氟化含氢硅油复合涂层表面结构丰富,其与水的静态接触角为152°,滚动角为7°,说明涂层具备超疏水性能;其腐蚀电位从裸铝片的-926mV正移至-576mV,腐蚀电流密度从裸铝片的4.68×10-5 A/cm2下降至9.07×10-6A/cm2,显示出较好的防腐性能。     

K417G高温合金纳米氧化锆热障涂层的制备与性能

通过探讨喷涂工艺参数对纳米氧化锆涂层结构和性能影响的规律，使纳米氧化锆未熔颗粒基本上保持原始氧化锆粉末的纳米级晶粒大小，熔化的颗粒则起粘结剂的作用，使涂层内氧化锆颗粒问结合牢固，涂层结构致密。纳米氧化锆热障涂层与常规氧化锆涂层相比导热系数降低，隔热效果得到明显提高。力学试验结果则表明，纳米结构热障涂层在硬度、抗热冲击性能、耐冲击性以及结合强度等方面都明显高于常规粉末制备的涂层。     

大气等离子喷涂Al2O3-40%TiO2涂层的组织与性能

为提高舰船关重部件的耐磨损、抗腐蚀性能,开展了大气等离子喷涂氧化铝复合涂层技术研究。在45钢表面制备Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜、显微硬度计、电子天平、摩擦磨损试验机等仪器设备,分析该涂层的显微结构,测其显微硬度、孔隙率等性能,研究其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:涂层均匀致密,孔隙率为1.86%,涂层与粘结层之间有明显的倒钩镶嵌结构;Al2O3-40%TiO2涂层的平均硬度为687.2 HV0.1,同时粘结层起到了硬度梯度作用;在干摩擦条件下,45钢主要为严重的黏着磨损,而涂层的磨损主要以层状剥离为主,伴随着少量磨粒磨损,且磨损量低于45钢。在某舰艇主机正时齿轮密封失效部位表面使用Al2O3-40%TiO2涂层,大大提高了正时齿轮的使用寿命,为舰船关重部件的维修与再制造提供了技术支持和理论参考。